طور الباحثون جسيمات نانوية صغيرة من السيليكا يمكنها تدمير أورام البروستاتا بشكل مباشر مع إيقاظ جهاز المناعة في الجسم لمحاربة السرطان، وفقًا لدراسة ما قبل السريرية الجديدة بقيادة علماء في طب وايل كورنيل وكلية كورنيل دوفيلد للهندسة. وفي نماذج الفئران المصابة بسرطان البروستاتا العدواني، أنتجت الجسيمات المستهدفة عدة حالات شفاء كاملة للورم، مما يقدم أدلة مشجعة على أن هذا النهج يمكن أن يتقدم في نهاية المطاف إلى التجارب السريرية البشرية.
مصنوعة من السيليكا غير المتبلورة، وهو شكل من أشكال ثاني أكسيد السيليكون الموجود بشكل طبيعي في الأطعمة والبقايا المتحجرة للكائنات المجهرية، ويبدو أن الجسيمات النانوية المهندسة تهاجم سرطان البروستاتا بطرق متعددة في وقت واحد.
جسيمات نانوية صغيرة ذات استراتيجية مزدوجة لمكافحة السرطان
تم إنشاء الجسيمات النانوية، المعروفة باسم جسيمات السيليكا النانوية ذات القشرة الفلورية الصغيرة جدًا أو نقاط كورنيل الأولية (نقاط C)، في الأصل لتحسين التصوير الطبي. لقد تقدموا بالفعل في مرحلة متأخرة من التجارب السريرية للجراحة الموجهة بالصور والاستخدامات العلاجية الأخرى.
وفي الآونة الأخيرة، اكتشف الباحثون أن الجسيمات نفسها يمكن أن تلحق الضرر بشكل انتقائي بالخلايا السرطانية بينما تترك الخلايا السليمة دون أن تصاب بأذى إلى حد كبير.
وفي الدراسة الجديدة التي نشرت في 15 يونيو أبحاث السرطان، وهي مجلة تابعة للجمعية الأمريكية لأبحاث السرطان، اختبر الفريق الجسيمات النانوية في الفئران المصابة بسرطان البروستاتا العدواني. ووجدوا أن الجزيئات جعلت الخلايا السرطانية معرضة بشدة لشكل من أشكال التدمير الذاتي بينما تعمل أيضًا على تحويل بيئة الورم من حالة “باردة” مقاومة للمناعة إلى حالة “ساخنة” مناعية نشطة. يمكن لهذا التحول أن يحسن بشكل كبير من فعالية العلاجات المناعية الموجودة.
قالت الدكتورة ميشيل برادبري، الأستاذة الموهوبة لأبحاث التصوير في علم الأشعة ومديرة معهد ابتكارات التصوير الجزيئي في كلية طب وايل كورنيل وأخصائية الأشعة العصبية في مركز نيويورك-بريسبيتيريان/ويل كورنيل الطبي: “لقد شجعتنا هذه النتائج للغاية؛ فالعلاج الذي يحفز بشكل مباشر موت الخلايا السرطانية مع تحويل البيئة المكروية المناعية، كما يفعل هذا، سيمثل نموذجًا سريريًا جديدًا”.
يعد هذا العمل جزءًا من تعاون طويل الأمد بين مختبر الدكتور برادبري ومختبر المؤلف المشارك الدكتور أولريش ويزنر، وأستاذ سبنسر تي أولين في قسم علوم وهندسة المواد وأستاذ في قسم تكنولوجيا التصميم في كلية الهندسة المعمارية والفنون والتخطيط. تلقى البحث دعمًا جزئيًا من معهد باركر للعلاج المناعي للسرطان في كلية طب وايل كورنيل.
كيف تقتل جزيئات السيليكا الخلايا السرطانية
إحدى النتائج الأكثر غرابة تضمنت عملية تسمى “التصلب الحديدي”، وهو شكل متخصص من موت الخلايا مدفوعًا بالأكسدة الساحقة داخل الخلايا. أثناء التصلب الحديدي، تؤدي الأكسدة إلى إتلاف الجزيئات المهمة، وخاصة الجزيئات الدهنية التي تشكل أغشية الخلايا، مما يؤدي في النهاية إلى انهيار الخلايا.
العلماء لا يفهمون تمامًا بعد كيف تؤدي الجسيمات النانوية إلى هذه العملية. ومع ذلك، تشير الأدلة إلى أن الجسيمات، التي تم تصميمها في البداية لحمل عوامل التصوير، يمكنها جمع أيونات الحديد الموجبة الشحنة من مجرى الدم ونقلها إلى الخلايا السرطانية. وبمجرد دخولها، قد تؤدي أيونات الحديد هذه إلى تغذية الأكسدة الشديدة التي تؤدي إلى الإصابة بمرض التصلب الحديدي.
إعادة إيقاظ الجهاز المناعي
وبعيدًا عن قتل الخلايا السرطانية بشكل مباشر، أعادت الجسيمات النانوية أيضًا تشكيل البيئة المناعية المحيطة بالسرطان.
ولاحظ الباحثون أن الخلايا التائية والبلاعم والخلايا المناعية الأخرى القريبة من الأورام تحولت من الحالات غير النشطة أو المثبطة للمناعة إلى خلايا نشطة لمكافحة السرطان. كما جعلت الجسيمات النانوية الأورام أكثر استجابة لأدوية العلاج المناعي المعتمدة. وفي الوقت نفسه، عطلوا عمليات التمثيل الغذائي عبر عدة أنواع من الخلايا داخل البيئة الدقيقة للورم، مما أدى إلى تباطؤ نمو الورم.
ولضمان وصول العلاج إلى خلايا سرطان البروستاتا، قام الفريق بإرفاق جزيء مستهدف يتعرف على PSMA، وهو بروتين موجود على سطح خلايا ورم البروستاتا. وعلى الرغم من أن بعض الجسيمات تراكمت لفترة وجيزة في أعضاء أخرى مثل الطحال، إلا أن الباحثين لم يجدوا أي علامات سمية خارج الأورام.
“يبدو الأمر غير واقعي – كيف يمكن أن نرى كل هذه التأثيرات تحدث في وقت واحد وفقط في الأورام وليس في الأنسجة السليمة؟” بدلاً من مسار واحد؟ قال الدكتور ويزنر. “يجب أن أتساءل عما إذا كان وجود السيليكا الصغيرة جدًا في وقت مبكر جدًا وفي كل مكان في البيئة وفي الأطعمة مثل الخضار الورقية أو حبوب الحبوب قد أعطاها ارتباطًا بالبيولوجيا التي بدأنا للتو في إلقاء نظرة عليها.”
أنتج العلاج المركب أقوى النتائج
وجاءت النتائج الأكثر دراماتيكية من دراسات البقاء على قيد الحياة التي شملت الفئران المصابة بسرطان البروستاتا العدواني.
وقد ساهمت نقاط C والعلاج المناعي بمفردهما في تحسين فرص البقاء على قيد الحياة مقارنة بعدم العلاج. ومع ذلك، فإن الجمع بين الجسيمات النانوية والعلاج بحصار نقطة التفتيش المناعية أدى إلى شفاء كامل أو شبه كامل وبقاء على قيد الحياة إلى أجل غير مسمى في أربعة من كل عشرة فئران.
أدت إضافة علاج ثالث يسمى حصار CSF-1R، والذي يستهدف الخلايا البلعمية المرتبطة بالورم، إلى زيادة عدد حالات الشفاء الكاملة إلى خمسة من كل عشرة فئران.
وقال الدكتور برادبري: “نعتقد أنه لا يوجد شيء آخر له مثل هذا التأثير القوي والدائم في كبح نمو الورم”.
قال المؤلف المشارك في الدراسة الدكتور جيد وولشوك، مدير مركز ساندرا وإدوارد ماير للسرطان، وأستاذ الطب في كلية طب وايل كورنيل، ومدير معهد باركر للعلاج المناعي للسرطان في مركز وايل كورنيل للطب ماير للسرطان، وأخصائي الأورام في مركز نيويورك-بريسبيتيريان/ويل كورنيل الطبي: “أحد الجوانب الأكثر إثارة للاهتمام في هذا العمل هو التقارب بين القتل المباشر للخلايا السرطانية وإعادة تشكيل المناعة على نطاق واسع”. “من خلال خلق الظروف التي تدعم استجابة مناعية أكثر فعالية مضادة للأورام، قد تساعد هذه الجسيمات في إطلاق الإمكانات الكاملة للعلاج المناعي في سرطان البروستاتا، حيث كان من الصعب تاريخياً تحقيق استجابات دائمة.”
والخطوة التالية هي التجارب السريرية البشرية
كما أشاد الدكتور برادبري بعمل المؤلفين الأوائل المشاركين في الدراسة، الدكاترة. نبيل صديقي، ولي تشانغ، وجابرييل ديليون، الذين قادوا العديد من الدراسات البيولوجية والميكانيكية والانتقالية، جنبًا إلى جنب مع طلاب الدراسات العليا ندى نجيب وراشيل لي من مختبر الدكتور ويزنر، الذين كان تركيبهم وتوصيفهم الدقيق للجسيمات النانوية ضروريًا للمشروع.
وقالت: “تعكس هذه الدراسة سنوات من الجهد التعاوني عبر مختبرات متعددة ولم تكن ممكنة لولا تفاني وإبداع ومثابرة فريق البحث الهائل الذي ساعد في دفع العلم إلى الأمام”.
يواصل فريق البحث التحقيق في جزيئات السيليكا ذات القشرة الأساسية الصغيرة جدًا كفئة جديدة محتملة من علاجات السرطان القادرة على التأثير على المسارات الالتهابية والمناعية والتمثيل الغذائي في نفس الوقت. هدفهم على المدى الطويل هو تقييم سلامة وفعالية العلاج في التجارب السريرية البشرية.
الدكاترة. ميشيل برادبري وأولريش ويزنر مخترعان لبراءات الاختراع المتعلقة بالتكنولوجيا الموضحة في هذه الدراسة.
تم تمويل الدراسة من قبل وزارة الدفاع (PC220534)؛ المعهد الوطني للسرطان، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة، من خلال أرقام المنح R01CA253658، R01CA243085، U54CA199081، ومنحة دعم مركز السرطان (P30 CA008748)، وتمويل دورة البقاء على قيد الحياة/معهد باركر.
اكتشاف المزيد من استشارات أونلاين
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
